Создан прототип квантовой памяти

Исследователи из Делфтского технического университета разработали новую механическую квантовую память с достаточно длительным временем хранения информации, высокой эффективностью считывания и способностью работать на телекоммуникационных длинах волн. Статья о разработке опубликована в журнале Nature Physics.

Для создания больших квантовых сетей исследователям сначала потребуется разработать эффективные квантовые ретрансляторы. Ключевым компонентом этих ретрансляторов являются квантовые запоминающие устройства, которые являются аналогами компьютерных устройств, таких как оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). В идеале квантовая память должна быть способна сохранять информацию в течение длительного времени, хранить истинные квантовые состояния, эффективно считывать данные и работать на низких частотах телекоммуникационных волн. Хотя физики уже добились большого прогресса в развитии квантовой памяти, ни одно из предложенных до сих пор решений не смогло удовлетворить все эти требования одновременно.

«Мы разработали систему, которая может хранить информацию несколько миллисекунд, основываясь на нашей предыдущей работе. Затем мы протестировали ее и обнаружили, что время хранения информации действительно составляет около двух миллисекунд. — говорит один из исследователей, профессор Делфтского технологического университета Симон Греблахер — На втором этапе мы должны были проверить, сохранились ли квантовые состояния по истечении этого времени. Для этого мы создали суперпозицию механической системы и рассмотрели, как фаза в суперпозиции будет меняться с течением времени».

Когда исследователи впервые оценили созданную ими квантовую память, то обнаружили, что ее состояние суперпозиции распадается быстрее общего времени жизни системы. Это было неудивительно, ведь подобное поведение уже наблюдалось ранее для таких же систем. Тогда физики решили продолжить изучение этой системы, чтобы лучше понять механизмы, объясняющие столь короткое время декогеренции.

Новая память исследователей имеет несколько важных преимуществ перед аналогами. Самое главное заключается в том, что она полностью поддается механической обработке. Это значит, что оптические длины волн, на которых работает память, можно выбирать, поскольку оптические и механические резонансы системы полностью искусственны. Исследователи разработали их с помощью компьютера, а затем изготовили устройство по шаблону.

Многие ранее разработанные квантовые запоминающие устройства достигли многообещающих результатов, однако практически никому не удалось заставить их работать на телекоммуникационных длинах волн (около 1550 нанометров), предназначенных для передачи информации на большие расстояния. Более того, до сих пор устройства, способные работать на этих длинах волн, были либо очень сложными, либо не могли поддерживать состояние системы достаточно долго.

Цель будущих исследований физикой — лучше понять, почему разрушение квантового состояния происходит быстрее его времени жизни, и смягчить этот эффект. Исследователи планируют улучшить производительность своей квантовой памяти, чтобы облегчить реализацию устройств на ее основе. Более того, предложенная учеными оптическая схема могла бы дать толчок развитию других компонентов квантовой памяти. Конечная цель исследователей состоит во внедрении созданной ими квантовой памяти в большие квантовые сети.